DE102019002574A1 - Navigation system and method for discrete routes - Google Patents
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Abstract
Es werden ein System und ein Verfahren zum diskreten Routen eines Fahrzeugs beschrieben. Das System und das Verfahren stellen einen Weg bereit, um ein betreffendes Fahrzeug von einem Punkt A zu einem Punkt B zu bringen, während die Sichtbarkeit des betreffenden Fahrzeugs für einen oder für mehrere Beobachter minimiert wird. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren: (1) Bestimmen eines Ortes eines oder mehrerer Beobachter in einem Zielgebiet und (2) Anwenden von Höhendaten auf eine Vielzahl von Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets. Basierend auf den Höhendaten wird ein Sichtfeld (FOV) für jeden von dem einen oder den mehreren Beobachtern bestimmt. Das FOV beinhaltet eines oder mehrere aus der Vielzahl von Gitterquadraten, die von dem Ort des Beobachters aus sichtbar sind. Das Verfahren beinhaltet Bestimmen einer Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort innerhalb des Zielgebiets, welche einem Umfang der Route innerhalb des FOV von dem einen oder den mehreren Beobachtern minimiert.A system and method for discrete routing of a vehicle are described. The system and method provide a way to bring a subject vehicle from point A to point B while minimizing the visibility of the subject vehicle to one or more observers. In one embodiment, the method includes: (1) determining a location of one or more observers in a target area, and (2) applying elevation data to a plurality of grid squares within the target area. Based on the elevation data, a field of view (FOV) is determined for each of the one or more observers. The FOV includes one or more of the plurality of grid squares that are visible from the observer's location. The method includes determining a route from an origin to a destination within the target area that minimizes an extent of the route within the FOV of the one or more observers.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugnavigationssysteme. Genauer bezieht sich die vorliegende Offenbarung allgemein auf ein System und ein Verfahren zum diskreten Routen für ein Fahrzeug.The present disclosure relates generally to vehicle navigation systems. More particularly, the present disclosure relates generally to a system and method for discrete routing for a vehicle.
Hintergrundbackground
Herkömmliche Fahrzeugnavigationssysteme sind so konfiguriert, effiziente Routen für Fahrzeuge zu planen, um zwischen Zielen zu reisen, wobei oftmals Faktoren wie Fahrzeiten, Verkehrsbedingungen und Entfernungen zwischen den Zielen berücksichtigt werden. Herkömmliche Fahrzeugnavigationssysteme beschränken Fahrzeuge auf designierte Fahrkorridore, wie asphaltierte oder nicht asphaltierte Straßen. Herkömmliche Fahrzeugnavigationssysteme bieten jedoch kein strategisches Routen, das andere Faktoren berücksichtigt, wie etwa, eine Reiseroute an eine feste Einrichtung anzupassen, die sich abseits einer Straße befindet, wie einem Beobachter.Conventional vehicle navigation systems are configured to plan efficient routes for vehicles to travel between destinations, often taking into account factors such as travel times, traffic conditions, and distances between destinations. Conventional vehicle navigation systems restrict vehicles to designated driving corridors, such as paved or unpaved roads. However, conventional vehicle navigation systems do not provide strategic routing that takes other factors into account, such as adapting a travel route to a fixed facility that is off a road, such as an observer.
Die beispielhaften Ausführungsformen stellen ein System und ein Verfahren zum diskreten Routen bereit, welches auf automatische Weise eine optimale Route bestimmt, welche den Abschnitt der Route vermeidet oder minimiert, das in ein Sichtfeld eines oder mehrere Beobachter oder potentieller Beobachter fällt. Das System und das Verfahren lösen die vorstehend diskutierten Probleme, indem sie eine Route für betreffende Fahrzeuge generieren, welche das Sichtfeld von bekannten und/oder unbekannten Beobachtern minimiert, sowie anderen Anforderungen oder Fahrzeugeinschränkungen oder -beschränkungen. Das Sichtfeld eines betreffenden Fahrzeugs entspricht dem Sichtfeld von Beobachtern des betreffenden Fahrzeugs. Wenn zum Beispiel das betreffende Fahrzeug einen Beobachter sehen kann, dann ist es wahrscheinlich, dass derselbe Beobachter das betreffende Fahrzeug sehen kann. Dementsprechend können in einigen Ausführungsformen das System und das Verfahren das Sichtfeld von unbekannten Beobachtern minimieren, indem sie das Sichtfeld des betreffenden Fahrzeugs verwenden, um die optimale Route zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen können das System und das Verfahren das Sichtfeld von bekannten Beobachtern minimieren, indem sie den Ort eines oder mehrerer Beobachter verwenden, um die optimale Route zu bestimmen. Generierte Routen können Segmente auf einer Straße (asphaltiert oder nicht asphaltiert) oder abseits einer Straße beinhalten, welche in dem Fahrzeug durchquert werden können, wie etwa ein Feld, eine Schlucht bzw. ein Hohlweg, ein Bachbett, ein Berghang und so weiter. Das System zum Bestimmen einer diskreten Route kann in ein größeres System eingebaut sein. Beispielsweise wird das Routenbestimmungssystem der beispielhaften Ausführungsformen im Kontext von Militäroperationen verwendet und kann in ein Schlachtfeld-Managementsystem integriert sein, um optimiertes taktisches Routen für eine Vielfalt von militärischen und anderen Fahrzeugen bereitzustellen.The exemplary embodiments provide a system and method for discrete routing that automatically determines an optimal route that avoids or minimizes the portion of the route that falls within a field of view of one or more observers or potential observers. The system and method solve the problems discussed above by generating a route for related vehicles that minimizes the field of view of known and / or unknown observers, as well as other requirements or vehicle restrictions or restrictions. The field of view of a vehicle in question corresponds to the field of view of observers of the vehicle in question. For example, if the vehicle in question can see an observer, then it is likely that the same observer can see the vehicle in question. Accordingly, in some embodiments, the system and method can minimize the field of view of unknown observers by using the field of view of the subject vehicle to determine the optimal route. In other embodiments, the system and method can minimize the field of view of known observers by using the location of one or more observers to determine the optimal route. Generated routes can include segments on a road (paved or unpaved) or off-road that the vehicle can traverse, such as a field, a ravine, a creek bed, a mountainside, and so on. The system for determining a discrete route can be built into a larger system. For example, the routing system of the exemplary embodiments is used in the context of military operations and may be integrated with a battlefield management system to provide optimized tactical routing for a variety of military and other vehicles.
In einem Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Route für ein betreffendes Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Identifizieren eines ersten Beobachters, wobei der erste Beobachter einen ersten Ort hat, wobei der erste Beobachter sich in einem Zielgebiet befindet, und wobei das Zielgebiet eine Vielzahl von Gitterquadraten umfasst; Identifizieren eines zweiten Beobachters, wobei der zweite Beobachter einen zweiten Ort hat, und wobei der zweite Beobachter sich in dem Zielgebiet befindet; Erhalten des ersten Orts für den ersten Beobachter und des zweiten Orts für den zweiten Beobachter; Anwenden von Höhendaten auf die Vielzahl von Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets; Bestimmen eines ersten Sichtfelds (FOV) für den ersten Beobachter und eines zweiten FOV für den zweiten Beobachter, wobei beide, das erste FOV und das zweite FOV, auf den Höhendaten basieren, wobei das erste FOV eines oder mehrere aus der Vielzahl von Gitterquadraten enthalten, die von dem ersten Ort aus sichtbar sind, wobei der zweite Ort eines oder mehrere aus der Vielzahl von Gitterquadraten enthalten, die von dem zweiten Ort aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route für das betreffende Fahrzeug, wobei die Route von einem Ausgangsort zu einem Zielort führt, wobei der Ausgangsort und der Zielort sich innerhalb des Zielgebiets befinden, und wobei die Route bestimmt wird, um einen Umfang der Route, der sich innerhalb des ersten FOV befindet, und einen Umfang der Route, der sich innerhalb des zweiten FOV befindet, zu minimieren.In one aspect, a method for determining a route for a relevant vehicle is provided, the method comprising: identifying a first observer, wherein the first observer has a first location, wherein the first observer is in a target area, and wherein the target area is a Comprises plurality of grid squares; Identifying a second observer, wherein the second observer has a second location, and wherein the second observer is in the target area; Obtaining the first location for the first observer and the second location for the second observer; Applying elevation data to the plurality of grid squares within the target area; Determining a first field of view (FOV) for the first observer and a second FOV for the second observer, both the first FOV and the second FOV being based on the elevation data, the first FOV including one or more of the plurality of grid squares, visible from the first location, the second location including one or more of the plurality of grid squares visible from the second location; and determining a route for the vehicle in question, the route leading from a starting point to a destination, the starting point and the destination being located within the target area, and wherein the route is determined by an extent of the route that is within the first FOV is located, and to minimize a scope of the route located within the second FOV.
In einem anderen Aspekt wird ein System zum Bestimmen einer Route für ein betreffendes Fahrzeug bereitgestellt, wobei das System umfasst: zumindest eine Schnittstelle, die konfiguriert ist, Daten zu empfangen; einen Speicher in Kommunikation mit der zumindest einen Schnittstelle; und einen Prozessor in Kommunikation mit der zumindest einen Schnittstelle und dem Speicher, wobei der Prozessor konfiguriert ist zum: Anwenden von Höhendaten auf eine Vielzahl von Gitterquadraten in einem Zielgebiet; basierend auf den Höhendaten, Bestimmen eines Sichtfelds (FOV) für das betreffende Fahrzeug, wobei das FOV eines oder mehrere aus der Vielzahl von Gitterquadraten beinhaltet, die von dem Ort des betreffenden Fahrzeugs aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort innerhalb des Zielgebiets, welche einen Umfang der Route innerhalb des FOV des betreffenden Fahrzeugs minimiert.In another aspect there is provided a system for determining a route for a subject vehicle, the system comprising: at least one interface configured to receive data; a memory in communication with the at least one interface; and a processor in communication with the at least one interface and the memory, the processor configured to: apply elevation data to a plurality of grid squares in a target area; based on the elevation data, determining a field of view (FOV) for the subject vehicle, the FOV including one or more of the plurality of grid squares visible from the location of the subject vehicle; and determining a route from a first location to a second location within the target area that minimizes an extent of the route within the FOV of the subject vehicle.
In einem anderen Aspekt wird ein oder werden mehrere nichttransitorische computerlesbare Speichermedien bereitgestellt, die mit Anweisungen kodiert sind, welche, wenn sie von einem Prozessor eines Routenbestimmungssystems ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Erhalten eines Ortes von einem oder von mehreren Beobachtern innerhalb eines Zielgebiets, wobei das Zielgebiet eine Vielzahl von Gitterquadraten umfasst; Anwenden von Höhendaten auf die Vielzahl von Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets; Bestimmen eines Sichtfelds (FOV) für jeden von dem einen oder den mehreren Beobachtern, wobei das FOV auf den Höhendaten basiert, wobei das FOV eines oder mehrere von der Vielzahl von Gitterquadraten beinhaltet, die von dem Ort des Beobachters aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort innerhalb des Zielgebiets, wobei die Route so bestimmt wird, das sein Umfang der Route, der innerhalb des FOV von dem einen oder den mehreren Beobachtern ist, minimiert wird.In another aspect, there is provided one or more non-transitory computer readable storage media encoded with instructions which, when executed by a processor of a routing system, cause the processor to: obtain a location from one or more observers within a target area; wherein the target area comprises a plurality of grid squares; Applying elevation data to the plurality of grid squares within the target area; Determining a field of view (FOV) for each of the one or more observers, the FOV based on the elevation data, the FOV including one or more of the plurality of grid squares visible from the observer's location; and determining a route from a first location to a second location within the target area, the route being determined to minimize its extent of the route that is within the FOV of the one or more observers.
In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Route für ein betreffendes Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Ortes von einem oder von mehreren Beobachtern innerhalb eines Zielgebiets; Anwenden von Höhendaten auf eine Vielzahl von Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets; basierend auf den Höhendaten, Bestimmen eines Sichtfelds (FOV) für jeden von dem einen oder den mehreren Beobachtern, wobei das FOV eines oder mehrere aus der Vielzahl von Gitterquadraten beinhaltet, die von dem Ort des Beobachters aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort innerhalb des Zielgebiets, welche einen Umfang der Route innerhalb des FOV von dem einen oder den mehreren Beobachtern minimiert.In another aspect, there is provided a method of determining a route for a subject vehicle, the method comprising: obtaining a location from one or more observers within a target area; Applying elevation data to a plurality of grid squares within the target area; based on the elevation data, determining a field of view (FOV) for each of the one or more observers, the FOV including one or more of the plurality of grid squares visible from the observer's location; and determining a route from a first location to a second location within the target area that minimizes an extent of the route within the FOV of the one or more observers.
In einem anderen Aspekt wird ein System zum Bestimmen einer Route für ein betreffendes Fahrzeug bereitgestellt, wobei das System umfasst: zumindest eine Schnittstelle, die konfiguriert ist, Daten zu empfangen; einen Speicher; und einen Prozessor in Kommunikation mit der zumindest einen Schnittstelle und dem Speicher, wobei der Prozessor konfiguriert ist zum: Erhalten eines Ortes von einem oder von mehreren Beobachtern innerhalb eines Zielgebiets; Anwenden von Höhendaten auf eine Vielzahl von Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets; basierend auf den Höhendaten, Bestimmen eines Sichtfelds (FOV) für jeden von dem einen oder den mehreren Beobachtern, wobei das FOV eines oder mehrere von der Vielzahl von Gitterquadraten beinhaltet, die von dem Ort des Beobachters aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort innerhalb des Zielgebiets, welche einen Umfang der Route innerhalb des FOV von dem einen oder den mehreren Beobachtern minimiert.In another aspect there is provided a system for determining a route for a subject vehicle, the system comprising: at least one interface configured to receive data; a memory; and a processor in communication with the at least one interface and the memory, the processor configured to: obtain a location from one or more observers within a target area; Applying elevation data to a plurality of grid squares within the target area; based on the elevation data, determining a field of view (FOV) for each of the one or more observers, the FOV including one or more of the plurality of grid squares visible from the observer's location; and determining a route from a first location to a second location within the target area that minimizes an extent of the route within the FOV of the one or more observers.
In einem anderen Aspekt wird ein oder werden mehrere nichttransitorische computerlesbare Speichermedien bereitgestellt, die mit Anweisungen kodiert sind, welche, wenn sie von einem Prozessor eines Routenbestimmungssystems ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Erhalten eines Ortes von einem oder von mehreren Beobachtern in einem Zielgebiet; Anwenden von Höhendaten auf eine Vielzahl von Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets; basierend auf den Höhendaten, Bestimmen eines Sichtfelds (FOV) für jeden von dem einen oder den mehreren Beobachtern, wobei das FOV eines oder mehre von der Vielzahl von Gitterquadraten beinhaltet, die von dem Ort des Beobachters aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort innerhalb des Zielgebiets, welche einen Umfang der Route innerhalb des FOV von dem einen oder den mehreren Beobachtern minimiert.In another aspect, there is provided one or more non-transitory computer readable storage media encoded with instructions which, when executed by a processor of a routing system, cause the processor to: obtain a location from one or more observers in a target area; Applying elevation data to a plurality of grid squares within the target area; based on the elevation data, determining a field of view (FOV) for each of the one or more observers, the FOV including one or more of the plurality of grid squares visible from the observer's location; and determining a route from a first location to a second location within the target area that minimizes an extent of the route within the FOV of the one or more observers.
In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Route für ein betreffendes Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden von Höhendaten auf eine Vielzahl von Gitterquadraten in einem Zielgebiet; basierend auf den Höhendaten, Bestimmen eines Sichtfelds (FOV) für das betreffende Fahrzeug, wobei das FOV eines oder mehrere von der Vielzahl von Gitterquadraten beinhaltet, welche von dem Ort des betreffenden Fahrzeugs aus sichtbar sind; und Bestimmen einer Route von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort innerhalb des Zielgebiets, welche einen Umfang der Route innerhalb des FOV des betreffenden Fahrzeugs minimiert.In another aspect there is provided a method of determining a route for a subject vehicle, the method comprising: applying elevation data to a plurality of grid squares in a target area; based on the elevation data, determining a field of view (FOV) for the subject vehicle, the FOV including one or more of the plurality of grid squares visible from the location of the subject vehicle; and determining a route from a first location to a second location within the target area that minimizes an extent of the route within the FOV of the subject vehicle.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind oder werden dem Fachmann beim Studium der folgenden Figuren und der Beschreibung ersichtlich. Es sollen alle solchen weiteren Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile im Umfang dieser Beschreibung und dieser Zusammenfassung enthalten sein, im Umfang der Offenbarung enthalten sein und von den nachfolgenden Ansprüchen geschützt sein.Other systems, methods, features, and advantages of the disclosure will be or will become apparent to those skilled in the art upon reading the following figures and description. All such other systems, methods, features and advantages are intended to be included within the scope of this description and this summary, included within the scope of the disclosure, and protected by the following claims.
Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben sind, ist die Beschreibung allein beispielhaft und nicht als Beschränkung gedacht, und es wird den Fachleuten ersichtlich sein, dass viele weitere Ausführungsformen und Implementierungen möglich sind, die im Bereich der Ausführungsformen liegen. Auch wenn viele mögliche Kombinationen von Merkmalen in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind und in der detaillierten Beschreibung diskutiert sind, sind viele andere Kombinationen möglich. Jedes Merkmal oder Element einer Ausführungsform kann in Kombination mit jedem anderen Merkmal oder Element in jeder anderen Ausführungsform verwendet werden, oder durch dieses ersetzt werden, solange nicht spezifisch beschränkt.While various embodiments have been described, the description is intended to be exemplary, and not limiting, and it will be apparent to those skilled in the art that many other embodiments and implementations are possible that are within the scope of the embodiments. While many possible combinations of features are shown in the accompanying drawings and discussed in the detailed description, many other combinations are possible. Any feature or element of one embodiment may be used in combination with or substituted for any other feature or element in any other embodiment, unless specifically limited.
Diese Offenbarung beinhaltet und bedenkt Kombinationen mit Merkmalen und Elementen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Die Ausführungsformen, Merkmale und Elemente, die offenbart wurden, können auch mit allen herkömmlichen Merkmalen oder Elementen kombiniert werden, um eine eigenständige Erfindung wie in den Ansprüchen definiert zu bilden. Jedes Merkmal oder Element einer Ausführungsform kann auch mit Merkmalen oder Elementen anderer Erfindungen kombiniert werden, um eine eigenständige Erfindung wie durch die Ansprüche definiert zu bilden. Es sei daher verstanden, dass jedes und alle der Merkmale, die in der vorliegenden Offenbarung gezeigt und/oder diskutiert sind, einzeln oder in jeder beliebigen Kombination implementiert werden können. Dementsprechend seien die Ausführungsformen nicht beschränkt außer im Licht der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente. Auch können im Bereich der beigefügten Ansprüche verschiedene Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden.This disclosure includes and contemplates combinations of features and elements known to those of ordinary skill in the art. The embodiments, features and elements that have been disclosed can also be combined with any conventional features or elements to form an independent invention as defined in the claims. Each feature or element of an embodiment can also be combined with features or elements of other inventions to form an independent invention as defined by the claims. It is therefore understood that any and all of the features shown and / or discussed in the present disclosure can be implemented individually or in any combination. Accordingly, the embodiments are not to be limited except in light of the appended claims and their equivalents. Various modifications and changes can also be made within the scope of the appended claims.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird besser verstanden mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen und die Beschreibung. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabgerecht, wobei das Augenmerk vielmehr darauf gerichtet ist, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. Weiter bezeichnen in den Figuren über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile.
-
1 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zum diskreten Routen für ein Fahrzeug; -
2 ist ein repräsentatives Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform einer Route für ein Fahrzeug; -
3 ist ein repräsentatives Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform, welches ein Sichtfeld (FOV) für Beobachter zeigt; -
4 ist ein repräsentatives Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform einer Route für ein Fahrzeug, welche einen Abschnitt der Route innerhalb des FOV von Beobachtern minimiert; -
5 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Prozesses zum Bestimmen von zwischenliegenden Gitterquadraten zwischen zwei Punkten; -
6 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform des Verwendens von Höhendaten zum Bestimmen eines FOV von einem Beobachterort; -
7 ist ein repräsentatives Diagramm eines Prozesses zum Kombinieren von mehreren FOVs für zwei oder mehr Beobachter; -
8 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen einer Route für ein Fahrzeug zeigt; und -
9 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Routenbestimmungssystems.
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1 Figure 3 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a discrete routing system for a vehicle; -
2 Figure 3 is a representative diagram of an exemplary embodiment of a route for a vehicle; -
3 Figure 13 is a representative diagram of an exemplary embodiment showing a field of view (FOV) for observer; -
4th Figure 13 is a representative diagram of an exemplary embodiment of a route for a vehicle that minimizes a portion of the route within the FOV of observers; -
5 Figure 13 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a process for determining intervening grid squares between two points; -
6th Figure 13 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of using elevation data to determine a FOV from an observer location; -
7th Figure 13 is a representative diagram of a process for combining multiple FOVs for two or more observers; -
8th Fig. 3 is a flow diagram showing an exemplary embodiment of a method for determining a route for a vehicle; and -
9 Figure 3 is a block diagram of an exemplary embodiment of a route determination system.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Mit Bezug nun auf
In einigen Ausführungsformen kann ein Beobachter jede Partei oder Entität sein, für welche es nicht erwünscht ist, dass sie ein betreffendes Fahrzeug erkennt oder beobachtet. Beispielsweise mag ein betreffendes Fahrzeug eine prominente Person befördern, welche es nicht wünscht, dass sie von einem Beobachter (zum Beispiel einem Paparazzi) gesehen wird. In anderen Ausführungsformen kann ein betreffendes Fahrzeug einen Würdenträger (zum Beispiel einen Regierungschef) befördern, der vor potentiellen Bedrohungen geschützt werden soll. In nochmals anderen Ausführungsformen kann, in einem militärischen Kontext, ein Beobachter ein Feind oder eine feindliche Truppe sein, welche ein betreffendes Fahrzeug vermeiden soll, beispielsweise in einem Schlachtfeld oder einer anderen taktischen Umgebung. Die Prinzipien der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen können daher auf jede Art von Beobachter angewandt werden, wie einem Menschen, einer optischen Vorrichtung (zum Beispiel eine Kamera oder ein anderer optischer Sensor) einer thermische Sensorvorrichtung und so weiter. Die offenbarten Beispiele werden in einem militärischen Kontext beschrieben, aber es sei verstanden, dass das offenbarte Routenbestimmungssystem und das offenbarte Routenbestimmungsverfahren in einer Vielfalt von Kontexten verwendet werden kann. Die militärischen Beispiele helfen zu demonstrieren, wie der Ort von potentiellen Beobachtern bestimmt werden kann, und wie Routen durch ein Off-Road Gelände berücksichtigt werden können.In some embodiments, an observer can be any party or entity that is undesirable to see or observe a subject vehicle. For example, a vehicle in question may be carrying a prominent person who does not wish to be seen by an observer (for example a paparazzi). In other embodiments, a subject vehicle may carry a dignitary (e.g., a head of government) who is to be protected from potential threats. In still other embodiments, in a military context, an observer can be an enemy or a hostile force that is intended to avoid a relevant vehicle, for example in a battlefield or other tactical environment. The principles of the exemplary embodiments described herein can therefore be applied to any type of observer, such as a human being, an optical device (e.g., a camera or other optical sensor), a thermal sensor device, and so on. The disclosed examples are described in a military context, but it should be understood that the disclosed routing system and method can be used in a variety of contexts. The military examples help demonstrate how the location is determined by potential observers and how routes through off-road terrain can be taken into account.
In einigen Ausführungsformen kann das Routenbestimmungssystem
In einigen Ausführungsformen können die Gelände-/Höhendaten
In einer beispielhaften Ausführungsform verwendet das FOV Bestimmungsmodul
Das Routenbestimmungssystem
Das Routenbestimmungsmodul
In einigen Ausführungsformen kann das Routenbestimmungsmodul
Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen Kriterien zum Bestimmen der optimalen Route für das betreffende Fahrzeug
In einigen Ausführungsformen mögen innerhalb des Zielgebiets keine Beobachter im Voraus identifiziert worden sein. Das Sichtfeld eines betreffenden Fahrzeugs entspricht dem Sichtfeld von Beobachtern des betreffenden Fahrzeugs. Wenn zum Beispiel das betreffende Fahrzeug einen Beobachter sehen kann, dann ist es wahrscheinlich, dass derselbe Beobachter das betreffende Fahrzeug sehen kann. Daher minimiert ein Minimieren des FOV des betreffenden Fahrzeugs das potentielle FOV von unbekannten Beobachtern. In Fällen, in denen keine Beobachter identifiziert wurden, kann das Routenbestimmungsmodul
Mit Bezug nun auf
Gemäß den Techniken der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird eine diskrete Route zwischen dem Ausgangsort
Mit Bezug nun auf
Die diskrete Route
Wie in
In einigen Ausführungsformen können Anpassungen an einer Karte für ein gegebenes Zielgebiet gemacht werden, einschließlich statischer Anpassungen und dynamischer Anpassungen. Statische Anpassungen können beinhalten, Information zu verwenden, die mit dem Gelände innerhalb des Zielgebiets assoziiert ist (zum Beispiel erhalten aus den Gelände-/Höhendaten
Darüber hinaus können auch dynamische Anpassungen berücksichtigt werden, um die Routenbestimmung für ein betreffendes Fahrzeug zu verbessern. Das Routenbestimmungssystem
In einigen Ausführungsformen kann jeder FOV innerhalb des Zielgebiets auch eine Sicherheitsschwelle oder eine Sicherheitsdistanz beinhalten, von welcher die bestimmte Route für das betreffende Fahrzeug versucht, diese zu vermeiden. Mit dieser Anpassung kann eine optimale Route bestimmt werden, die vermeidet, einem FOV eines Beobachters zu nahe zu kommen. Indem eine Sicherheitsschwelle oder eine Sicherheitsdistanz für das Bestimmen der Route für das betreffende Fahrzeug verwendet wird, können potentielle Ungenauigkeiten der Daten, wie der Ort des Beobachters, FOV des Beobachters, Höhendaten oder andere Geländeinformation, entschärft oder vermindert werden.In some embodiments, each FOV within the target area can also include a safety threshold or a safety distance from which the particular route for the vehicle in question tries to avoid it. With this adaptation, an optimal route can be determined that avoids getting too close to an observer's FOV. By using a safety threshold or a safety distance to determine the route for the vehicle in question, potential inaccuracies in the data, such as the location of the observer, FOV of the observer, elevation data or other terrain information, can be mitigated or reduced.
In einigen Ausführungsformen sind nicht alle Beobachterorte bekannt. In diesen Ausführungsformen können potentielle oder wahrscheinliche Beobachterorte, mit zugehörigen potentiellen oder wahrscheinlichen FOVs, bestimmt und verwendet werden zum Berechnen der optimalen Route für das betreffende Fahrzeug. In einer beispielhaften Ausführungsform können historische Daten, künstliche Intelligenz, und/oder Techniken des maschinellen Lernens verwendet werden, um wahrscheinliche potentielle Orte von unbekannten Beobachtern innerhalb des Zielgebiets zu bestimmen. Zum Beispiel mögen einige Orte in einem Zielgebiet eine gute Sichtlinie auf einfach passierbares Gelände bieten, oder mögen ein Aussichtspunkt mit einem großen sichtbaren Bereich über das Zielgebiet sein. Andere Faktoren, die mit potentiellen Beobachtern innerhalb des Zielgebiets assoziiert sind, können ebenfalls verwendet werden, um die Route für das betreffende Fahrzeug zu bestimmen.In some embodiments, not all observer locations are known. In these embodiments, potential or probable observer locations, with associated potential or probable FOVs, can be determined and used to calculate the optimal route for the vehicle in question. In an exemplary embodiment, historical data, artificial intelligence, and / or machine learning techniques can be used to determine likely potential Determine locations of unknown observers within the target area. For example, some locations in a target area may provide a good line of sight to easily passable terrain, or may be a lookout point with a large visible area over the target area. Other factors associated with potential observers within the target area can also be used to determine the route for the subject vehicle.
In einigen Ausführungsformen können zusätzliche optionale Merkmale oder Verbesserungen in das Bestimmen einer Route für ein betreffendes Fahrzeugeinbezogen werden. Einige dieser optionalen Merkmale beinhalten: Erhalten und Verwenden von Information, die mit bekannten Satelliten- oder Flugrouten assoziiert sind, welche für die Routenbestimmung vermieden werden sollen, das Berücksichtigen der Geräuscherzeugung durch das betreffende Fahrzeug auf unterschiedlichen Typen von Bodenoberflächen, das Verwenden von Wahrscheinlichkeiten von Beobachterorten, das Berücksichtigen der Sichtbarkeit zu unterschiedlichen Tages- oder Nachtzeigen, das Berücksichtigen etwaiger die Sichtbarkeit maskierender Merkmale des betreffenden Fahrzeugs (zum Beispiel Tarnung, Farbe, Reflexionsvermögen, etc.), das Verwenden der Zeit innerhalb eines FOV als eine Überlegung, das Verwenden von Information, die mit einer Querschnittsfläche eines betreffenden Fahrzeugs relative zu einem FOV eines Beobachters assoziiert ist (wenn man sich zum Beispiel mit der Front des betreffenden Fahrzeugs dem FOV eines Beobachters nähert, weist man eine kleiner Querschnittsfläche auf als wenn man sich mit der Seite des betreffenden Fahrzeugs nähert), oder anderer Überlegungen, die für ein Zielgebiet, ein betreffendes Fahrzeug, Beobachtern oder eine Umgebung spezifisch sein mögen.In some embodiments, additional optional features or enhancements may be included in determining a route for a subject vehicle. Some of these optional features include: obtaining and using information associated with known satellite or flight routes which should be avoided for route determination, taking into account the noise generation by the vehicle in question on different types of ground surfaces, using probabilities of observer locations , taking into account the visibility at different times of day or night, taking into account any features of the vehicle concerned that mask the visibility (e.g. camouflage, color, reflectivity, etc.), using the time within a FOV as a consideration, using information associated with a cross-sectional area of a subject vehicle relative to an observer's FOV (for example, if one approaches the observer's FOV with the front of the subject vehicle, one has a smaller cross-sectional area than when one si ch with the side of the subject vehicle), or other considerations that may be specific to a target area, subject vehicle, observer, or environment.
Mit Bezug nun auf
In dieser Ausführungsform ist die Gitterzone
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das FOV für einen Beobachter bestimmt werden basierend auf einem „Viewshed“. Ein Viewshed ist ein geographischer Bereich, der von einem bestimmten Ort aus sichtbar ist. Der Viewshed beinhaltet alle umgebenden Punkte, die sich innerhalb einer Sichtlinie von diesem Ort aus befinden, und schließt Punkte aus, die hinter dem Horizont liegen oder die verdeckt werden durch das Gelände und/oder andere Merkmale (zum Beispiel Gebäude, Bäume, andere natürliche und/oder von Menschen errichtete Strukturen).In an exemplary embodiment, the FOV for an observer can be determined based on a “viewshed”. A viewshed is a geographical area that is visible from a specific location. The viewshed includes all surrounding points that are within a line of sight from this location and excludes points that are beyond the horizon or that are obscured by the terrain and / or other features (e.g., buildings, trees, other natural and / or man-made structures).
Eine typische Viewshed Analyse verwendet einen Höhenwert für jede Zelle (zum Beispiel Gitterquadrat) eines digitalen Höhenmodells, um die Sichtbarkeit zu einem bestimmten Ort (das heißt, eine andere Zelle oder Gitterquadrat) hin oder von diesem aus zu bestimmen. Um zum Beispiel zu bestimmen, ob ein Zielobjekt (zum Beispiel ein betreffendes Fahrzeug) von zumindest einer bestimmten Höhe von einem Beobachter gesehen werden kann, der eine bekannte Höhe über Grund aufweist, werden zwei Schritte ausgeführt. Zuerst werden die Zellen oder Gitterquadrate vor dem Zielobjekt bestimmt. Als nächstes werden die Steigungen vor dem Zielobjekt bestimmt. Als nächstes werden die Steigungen aller dieser Zellen oder Gitterquadrate vor dem Zielobjekt berechnet. Das Zielobjekt ist sichtbar, wenn keine der berechneten Steigungen wenigstens so hoch wie die Steigung des Zielobjekts, einschließlich der Höhe des Zielobjekts, ist.A typical viewshed analysis uses an elevation value for each cell (e.g. grid square) of a digital elevation model to determine the visibility to or from a particular location (e.g. another cell or grid square). For example, in order to determine whether a target object (for example a vehicle in question) can be seen from at least a certain height by an observer who has a known height above ground, two steps are carried out. First, the cells or grid squares in front of the target object are determined. Next, the slopes in front of the target object are determined. Next, the slopes of all these cells or grid squares in front of the target are calculated. The target is visible if none of the calculated slopes is at least as high as the slope of the target, including the height of the target.
Es existiert eine Anzahl herkömmlicher Viewshed Algorithmen mit unterschiedlichen Niveaus an Komplexität und Genauigkeit. Diese herkömmlichen Viewshed Algorithmen sind jedoch typischerweise für die Analyse eines einzelnen (oder einer kleinen Anzahl von) Viewsheds. Das von dem Routenbestimmungssystem
Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist ein Indexshed eine Liste aller Punkte oder Koordinaten (zum Beispiel Zellen, Gitterquadrate, etc.) in einer Gitterzone (zum Beispiel einem Zielgebiet) bis zu einer maximalen Distanz, welche, für jeden dieser Punkte, alle Koordinaten beinhaltet, welche als zwischen dem Beobachter und diesem Punkt (welcher Punkt ein potentielles Zielobjekt sein mag) liegend betrachtet werden. Dies kann in einen nullbasierten Index um einen Ursprung (0,0) transformiert werden und beinhaltet n Punkte in allen Richtungen von dem Ursprung, auch als ein „Halbgitter“ bezeichnet.As used herein and in the claims, an index shed is a list of all points or coordinates (e.g. cells, grid squares, etc.) in a grid zone (e.g. a target area) up to a maximum distance which, for each of these points, all Includes coordinates that are considered to be between the observer and that point (which point may be a potential target object). This can be transformed into a zero-based index about an origin (0,0) and includes n points in all directions from the origin, also known as a "half grid".
Mit Bezug zurück auf
Zum Beispiel kann die obere Hälfte es ersten Viertels der Gitterzone
Wie oben bemerkt, kann die verbleibende unter Hälfte des ersten Viertels der Gitterzone
Als nächstes kann der Indexshed für das vervollständigte erste Viertel kopiert oder gespiegelt werden zu jedem der verbleibenden Viertel. Beispielsweise kann ein zweites Viertel der Gitterzone
Mit dieser Gestaltung kann ein Indexshed für die Gesamtheit der Gitterzone
Wie oben beschrieben kann der Indexshed, der für die Gitterzone
In dieser Ausführungsform umfassend die Koordinaten oder Punkte vor dem Zielgitterquadrat
Mit Bezug zurück auf den Indexshed, der für die Gitterzone
Nachdem der Indexshed für ein Zielgebiet bestimmt ist können Höhendaten für die Koordinaten (zum Beispiel Gitterquadrate) auf das Zielgebiet angewandt werden, um die Sichtbarkeit zwischen zwei beliebigen Punkten oder Gitterquadraten innerhalb des Zielgebiets zu bestimmen. In einer beispielhaften Ausführungsform können Höhendaten (zum Beispiel Gelände-/Höhendaten
Das Ergebnis ist eine zweidimensionale binäre Matrix der Dimension gleich (2*Halbgitter+1) * (2*Halbgitter +1). Wenn zum Beispiel ein Höhengitter von 10m und ein Indexshed mit einem Halbgitter von 500 verwendet wird, erlaubt dies die Bestimmung der Sichtbarkeit (zum Beispiel FOV) aller Punkte bis hin zu 5 km von einem Beobachter in jede Richtung. Mit dieser Konfiguration können die FOVs von einem oder von mehreren Beobachtern innerhalb des Zielgebiets bestimmt werden. Darüber hinaus kann diese Technik auch verwendet werden, um das FOV aus der Perspektive des betreffenden Fahrzeugs oder Zielobjekts zu bestimmen, beispielsweise zur Verwendung in Umständen, in denen sich innerhalb des Zielgebiets keine bekannten Beobachter befinden.The result is a two-dimensional binary matrix with dimensions equal to (2 * half-lattice + 1) * (2 * half-lattice +1). For example, if a height grid of 10m and an index shed with a half-grid of 500 are used, this allows the determination of the visibility (e.g. FOV) of all points up to 5 km from an observer in each direction. With this configuration, the FOVs can be determined by one or more observers within the target area. In addition, this technique can also be used to determine the FOV from the perspective of the vehicle or target object, for example for use in circumstances where there are no known observers within the target area.
Nachdem alle der Punkte oder Gitterquadrate vor einem Zielobjekt bestimmt wurden, beispielsweise unter Verwendung des oben beschriebenen Indexshed Prozesses, werden die Höhendaten angewandt und die Steigungen aller Gitterquadrate vor dem Zielobjekt werden berechnet. Wie oben beschrieben ist ein Zielobjekt sichtbar, wenn keine der berechneten Steigungen wenigstens so hoch wie die Steigung des Zielobjekts ist, einschließlich der Höhe des Zielobjekts.After all of the points or grid squares in front of a target have been determined, for example using the index shed process described above, the elevation data is applied and the slopes of all grid squares in front of the target are calculated. As described above, a target object is visible if none of the calculated slopes is at least as high as the slope of the target object, including the height of the target object.
Mit Bezug nun auf
In dieser Ausführungsform ist die Steigung von zumindest einem Teil des Geländes größer als die Steigung des Zielobjekts
In beispielhaften Ausführungsformen hängt die Bestimmung des FOV des Beobachters von den Höhen von beiden, dem Beobachter und dem Zielobjekt, ab. In einer beispielhaften Ausführungsform mögen die erste Höhe
In einigen Ausführungsformen kann das Routenbestimmungssystem
Das kombinierte FOV für den ersten Beobachter
In einigen Ausführungsformen können Viewsheds oder FOVs für Beobachter als binäre Viewsheds gespeichert werden. In diesen Ausführungsformen wird ein Kombinieren von zwei oder mehr binären Viewsheds, um ein kombiniertes FOV zu bestimmen, welches Überlappungsabschnitte subtrahiert, erzielt, indem ein „bitweises oder“ Operator verwendet wird. Für ein gegebenes Zielgebiet wird eine Gitterzone verwendet, um Koordinaten eines Viewshed oder eines FOV eines Beobachters zu bestimmen. Der Viewshed oder VOV jedes Beobachters wird als ein binärer Viewshed gespeichert, der eine einzelne Zeile von 8-Bit Zahlen enthält. Um alle FOVs oder Viewsheds von allen Beobachtern entlang einer gegebenen Route in einem Zielgebiet zu kombinieren, kann ein dreistufiger Prozess implementiert werden.In some embodiments, viewsheds or FOVs for observers can be stored as binary viewsheds. In these embodiments, combining two or more binary viewsheds to determine a combined FOV that subtracts overlap portions is achieved using a "bitwise or" operator. For a given target area, a grid zone is used to determine coordinates of a viewshed or an observer's FOV. Each observer's viewshed or VOV is stored as a binary viewshed that contains a single line of 8-bit numbers. To combine all of the FOVs or viewsheds from all of the observers along a given route in a target area, a three-step process can be implemented.
Zuerst werden die Indizes aller Orte (zum Beispiel Gitterquadrat des Beobachters) bestimmt, wo ein FOV oder Viewshed für einen Beobachter berechnet wurde. Als nächstes wird jeder der mehreren FOVs oder Viewsheds aufaddiert unter Verwendung des bitweisen oder Operators (das heißt, der „I“ Operator). Schließlich werden die gesetzten Bits zurücktransformiert in Koordinaten, die sichtbar sind. Das Ergebnis ist ein kombiniertes Viewshed oder FOV, welches alle Teile des Zielgebiets (zum Beispiel Gitterquadrate) beinhaltet, die innerhalb des FOV eines Beobachters sind. Mit dieser Konfiguration stellt der bitweise oder Operator einen effizienten Mechanismus bereit, um rasch mehrere FOVs von zwei oder mehr Beobachtern in einem Zielgebiet zu kombinieren.First, the indices of all locations (for example grid square of the observer) are determined where a FOV or viewshed was calculated for an observer. Next, each of the multiple FOVs or viewsheds is added up using the bitwise or operator (i.e., the "I" operator). Finally, the set bits are transformed back into coordinates that are visible. The result is a combined viewshed or FOV that includes all parts of the target area (e.g. grid squares) that are within an observer's FOV. With this configuration, the bitwise or operator provides an efficient mechanism for quickly combining multiple FOVs from two or more observers in a target area.
In einer Ausführungsform kann das Bestimmen der optimalen Route für ein betreffendes Fahrzeug beinhalten, einen Routingalgorithmus zu verwenden, um die FOV (zum Beispiel Viewshed) Fläche entlang von Wegpunkten von einem Startpunkt zu einem Endpunkt zu minimieren. In diesem Fall verwendet die Technik des diskreten Routens der vorliegenden Ausführungsformen die inkrementelle Viewshedfläche, die gewonnen wird, wenn man sich vom Wegpunkt A zum Wegpunkt B bewegt, wobei die Viewsheds für jeden Wegpunkt entlang der Route kombiniert werden. Beispielsweise unter Verwendung der folgenden Gleichung:
Es kann ein Graph erzeugt werden, mit der Distanz zu jedem potentiellen Wegpunkt mit dessen acht Nachbarn, wobei die Distanz in einer Graphenmatrix gegeben ist durch Setzen von Graph [WegpunktA, WegpunktB] = dist AB. Für einen quadratischen Bereich mit einem Viewshed Gitter von n Spalten/Zeilen führt dies zu einer spärlich besetzten Matrix der Dimension (n*n, n*n), aber mit lediglich 8*n*n Elementen, wobei die anderen Null sind. Es kann dann ein Routing Algorithmus, beispielsweise der Dijkstra Algorithmus, verwendet werden, um eine Lösung für den kürzesten Pfad zu finden, was in diesem Fall den kleinsten kombinierten Wert für das FOV oder Viewshed zwischen dem Startort und dem Endort repräsentiert.A graph can be generated with the distance to each potential waypoint with its eight neighbors, the distance being given in a graph matrix by setting Graph [waypoint A , waypoint B ] = dist AB. For a square area with a viewshed grid of n columns / rows, this leads to a sparsely populated matrix of dimension (n * n, n * n), but with only 8 * n * n elements, the others being zero. A routing algorithm, for example the Dijkstra algorithm, can then be used to find a solution for the shortest path, which in this case represents the smallest combined value for the FOV or viewshed between the start location and the end location.
Als nächstes beinhaltet das Verfahren
Bei einer Operation
Das Verfahren
Die Schnittstelle
Der Prozessor
Der Speicher
Der Sender/Empfänger
In einigen Ausführungsformen kann das Routenbestimmungssystem
Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Beschreibung allein beispielhaft und nicht beschränkend gedacht, und es wird den Fachleuten ersichtlich sein, dass viele weitere Ausführungsformen und Implementierungen möglich sind, die im Bereich der Erfindung liegen. Dementsprechend soll die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt sein. Auch können verschiedene Abwandlungen und Änderungen gemacht werden innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche.While various embodiments of the invention have been described, the description is intended to be exemplary and not restrictive, and it will be apparent to those skilled in the art that many other embodiments and implementations are possible which are within the scope of the invention. Accordingly, it is intended that the invention be limited only by the appended claims and their equivalents. Various modifications and changes can also be made within the scope of the appended claims.
Claims (10)
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